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发表于 2012-7-7 20:42:16
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来自: 中国浙江温州
(接上期)0 b1 G) c+ [: h% w* w
5 T) k- L& I8 a* P. B1 l五.与透平罩壳成一体的排气岐管。
' O8 b2 C7 A9 |4 j# O! s) _4 ~在世界规模的竞争中,汽车零部件降低造价是重要的议题。在铸造方面,重要任务之一就是从设计自由度着手,发展一体化、中空化,以达到轻量化,降低造价的目的。, h: I7 G4 m$ b1 R/ x
将汽车发动机的透平罩壳和排气岐管一体化,从而省掉两者相连结的法兰等零部件,使重量减轻20%,造价降低30%。
5 ~' S1 P* k9 C, t* z: [4 Y透平罩壳铸件要求有耐高温氧化性和耐生长性,而排气岐管则主要是热疲劳的寿命问题。要解决这二个方面的要求。
( l- s' u* H% Z( x0 ?在铸铁表面形成富硅层,可以提高耐高温氧化性,经试验加4%的硅即可达到此目的。而硅量在3.8%以上时,也可满足耐生长性的要求。
0 j4 \, }3 i0 u8 @( W热疲劳寿命受制品形状和使用环境影响很大。大体上说,硅量在3.5-5%时(特别是最高时)在各种条件下均可达到提高热疲劳寿命。5 C& H+ O- s2 s; o& R1 U
球铁含硅在4%以上时,有过共晶的倾向,应注意铁水的流动性和产生石墨漂浮的问题。对此,碳当量(C+1/3Si)宜在5%以下。
g& Q+ p0 H j因此,硅量在4-5%,碳量在3-5%以下时,可满足两方面的要求,而达到透平顶罩壳与排气岐管整体铸造的目的。8 |% N2 s; x' I
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六.纤维增强的发动机缸体
% T! U$ ] @% _1 k& n0 u汽车的发动机要向轻量化、紧凑化、高性能化方向发展。& m+ @, Y; z; }( B6 N$ ~5 F
轻量化主要是发动机中最重的缸体使用铝合金,紧凑化主要是缩短缸体的各缸孔间的尺寸,以达到使缸体全长缩短。高出力是同样的缸体使缸径扩大从而增大排气量,这与简洁化是兼容的。高性能化是使缸体整体铝合金化,使缸孔的热传导好、变形小,从而提高发动机效率,节约能源。4 g: `; G, ^( w# f
原来的缸体多用铝合金压铸,镶铸铸铁缸套,不能满足上述要求。因而开发了整体铝合金发动机缸体,缸孔部分用纤维增强金属。
7 O" h) E9 r* }缸孔部分用陶瓷纤维预制品,其间隙中浸入铝合金液体,置换空气而形成。预制品在压型中定位,与过去用的铸铁衬套同样。将预制品进行预热,固定在支撑物上,支撑物在压型中定位。7 b" q+ S4 Y" K
另外,为使预制品的纤维间隙易于浸入铝液,采用层流压铸法。为防止铝液温度降低,向压射室涂敷粉状润滑剂,压型上涂敷粉状离型剂。铸造后可将支撑物回收反复使用。
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! r/ g. k4 j+ C( g' w. E- w+ Q. E; y; U七.降低制动噪声的高衰减制动鼓材料5 e; b* k! p7 B3 b8 ~$ }; X
近来对汽车制动噪声的要求愈来愈严,在开发高性能制动材料时,在要求改善其可信赖性和耐久性的同时,也要提高其衰减性能。首先在其化学成分的选定上要使其在衰减性、强度、耐热裂等方面都有优良性能。
# ~1 f: o& z9 ~% ?4 S% j' X材料的化学成分及力学性能
5 ~1 G, ~0 ?8 E, J% p 主要化学成分(%) 抗拉强度 Mpa 硬度 HB- P7 K0 U7 y& k4 X( u) Q6 s
新开发材料 3.7C•2.05Si•Mn•Ca•Cu•Ni•Mo 313 207
* G+ @! w% R3 l- J9 }' U原用材料 3.2C•2.3Si•0.75Mn 261 212
3 X2 Y, Y; {: O6 c% a& c; g选定的化学成分如上表所示。C当量高,强度降低,因而添加少量Mn,Cr,Cu等元素补偿。另外考虑了耐热裂性和耐热性,而加了Mo及Ni。
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在控制片状石墨铸铁的组织方面,石墨形状为细长的A型石墨,石墨大小均一而且多。在基体组织上为全珠光体,或者是珠光体和少量马氏体(M)或具氏体的混合组织。! m+ C( u+ J* R
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这项材料的衰减率的测定结果表明,测定值是Fe250的三倍以上,从而降低了制动的噪声,在耐裂性方面,裂纹深度改善了40%左右,长度改善了15%左右。并成功地用于工业用车的制动鼓的批量生产。( j% H: b7 Z3 R3 a9 J
八.高强度、高延性的球墨铸铁
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$ A) d% u9 z5 T5 |% R控制球铁的基体组织,可改变其强度和伸长率,但要使两者同时满足要求则比较难。FCD700、800级高强度材料,延伸仅为2-4%。基体为贝氏体的FCAD900,是两方面都具备的材料,但切削加工困难,难以推广。如果有了强度和伸长率高、又可快速切削的球铁,就可代替锻钢,使现在的产品轻量化,又可降低成本。过去也曾借助热处理得到二相组织的球铁,但有成本方面的问题。
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4 N8 n. G! e, x+ h+ y$ ]( h此处介绍的新材料是用现有生产线生产,不经过热处理,或用成本低的热处理制得的球铁(高级球铁)。以FCD450的化学成分为基础,仅添加Ni即可达到高强度,高伸长率。: F5 g+ z- M; M0 G, B @
新开发的合金与过去用的合金的力学性能比较+ N3 u* @7 L/ F E/ B
材质名 抗拉强度MPa 屈服强度MPa 伸长率 硬度
& W7 H) ~' R& h) v J4 K开发合金(D80AS) 750-820 510-560 7-12 229-2772 ~3 D1 m, K' Q8 e- z
FCD450A 470-530 300-340 12-20 140-212
1 E7 K# Y3 w, I0 I. Y. U, J0 I; FFCD800A 800 480 2 201-331( I7 c' D% U( L8 j3 f
FCAD900 900 600 8 277-311
$ d1 r* }# e% C2 X( c( ]; ?6 z- x铸铁中加入少量的Ni可改善其对壁厚的敏感性,Ni是促进铁素体的元素,约在5%(质量比)以上,即出现马氏体。再增加Mn含量则析出贝氏体。Ni含量调到3%、铸态下球状石墨周围残存有铁素体,在其周围为珠光体。此时,特别是距石墨远的部分,组织变成细微的珠光体,而提高了强度,铁素体的存在可以确保适当的延性,而成为高强度、高延性,也就是由于Ni的铁素体的促进作用,Mn则促进粒界偏析而生成细微的珠光体,从而使基体复合化,是此项合金的特点。* n4 E$ Y: |1 \% E
. M/ X/ |- f7 h由于冷却条件是铸态的,壁厚受到限制,抗拉强度800Mpa、伸长率10%时,冷却速度约在0.1-1.0℃/sec范围,也就是壁厚在7mm-90mm左右,很多汽车、电力机械的部件都可包括在内。 (待续)( J5 d' j) K1 q: i; T4 T. I6 H6 }
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